打印出来的超级电容器;回收阴极;木头艾滋病海水淡化。
打印出来的超级电容器
德雷塞尔大学和三一学院的研究人员创建从MXene墨水的喷墨打印机,一个高导电的二维材料,可用于打印灵活的储能元件,如超级电容器,无论大小或形状。
材料显示承诺作为油墨由于其高导电性和能力很容易应用于表面使用一个单步过程。MXenes的一个关键属性是与液体混合的能力,像水和其它有机溶剂,同时保留其导电性能。
“到目前为止,只有有限的成功已经实现导电油墨在高分辨率印刷和高电荷存储设备,”尤里·Gogotsi说,德雷克塞尔大学的材料科学与工程系教授。“但我们的研究结果表明,all-MXene印刷micro-supercapacitors,由一个先进的喷墨打印机,一个数量级大于现有能源存储设备由其他导电油墨。”
“对于大多数其他纳米油墨,必须持有一个添加剂颗粒在一起,允许高质量的印刷。因此,印刷后,需要一个额外的步骤——通常是一个热或化学处理除去添加剂,“Babak Anasori说研究助理教授在德雷克塞尔大学的材料科学与工程系。“MXene印刷,我们只使用在水或有机溶液中MXene MXene墨水。这意味着它可以干,没有任何额外的步骤。”
高导电MXene墨水的发展使得能源存储设备如micro-supercapacitors喷墨打印。(来源:德雷克塞尔大学)
此外,油墨中的溶剂和MXene浓度可以调节,以适应不同类型的打印机。“如果我们真的希望利用任何技术大规模供大家使用,它必须变得非常简单,在一个步骤完成,“Anasori说。“喷墨打印机可以在几乎所有的房子,所以我们知道如果我们可以适当的油墨,这将是可行的,任何人都可以使未来的电子产品和设备。”
在一系列的测试中,MXene墨水是用来打印一个简单的电路,mirco-supercapacitor,和一些文本,塑料,玻璃基板从纸上。团队能够打印行一致的厚度,发现墨水通过电流的能力随其厚度。
研究人员说,这种进步在印刷不同的材料将使大量的新技术的机会。
回收阴极
加州大学圣地亚哥分校的研究人员提高的过程回收降解阴极在使用锂电池,使其更安全、更少的能源密集型。
“由于电动汽车市场的快速增长,全球锂离子电池的生产能力预计将达到数百兆瓦小时每年在未来五年,“郑Chen说教授在加州大学圣地亚哥分校纳米工程。“这项工作提出了一种解决回收临终锂离子电池的值经过5到10年的行动”。
的回收方法包括收集从花了锂离子电池阴极粒子,然后混合他们共晶锂盐溶液,两个或两个以上的盐的混合物,融化温度远低于它的组件。混合物然后热处理在两个步骤:首先加热到300度,然后通过一个简短的退火过程中加热到850摄氏度了几个小时,然后自然冷却。
说明过程的恢复退化NMC阴极使用锂离子共晶熔融盐在环境压力。(图片由先进能源材料/陈实验室)
流程可以执行在环境压力,与这个团队之前的方法,这需要加压cathode-salts混合10个大气压左右,一步是更昂贵的,需要额外的安全措施和专业设备。
研究人员使用的方法再生NMC (LiNi0.5Mn0.3Co0.2),一个受欢迎的阴极含镍、锰和钴,在今天的许多电动汽车使用。
“我们做了新的阴极再生粒子,然后测试他们的电池实验室建成的。再生阴极显示与原件相同的容量和循环性能,”杨说,加州大学圣地亚哥分校的博士后研究员。
团队优化这个过程的目的,使之成为一个普遍的回收方法,任何类型的阴极材料用于锂离子和钠电池和也在研究一种方法来回收降解阳极。团队已经提起临时专利这项工作。
木头艾滋病海水淡化
马里兰大学的研究人员开发了一个水净化的木制组件,可能更便宜,更方便的海水淡化方法为远程或敏感的地区。
太阳能蒸发器使用一种称为界面蒸发的技术,“这显示了巨大的潜力,以应对全球水资源短缺,因为它solar-to-vapor效率高、低环境影响,与低成本和便携设备设计,“胡Liangbing说,材料科学和工程学副教授UMD格式。“这些特性使它适合电网水生成和净化,特别是对于低收入国家。”
界面蒸发器是由薄的材料,漂浮在盐水,在这种情况下椴木。吸收太阳的热量,蒸发器不断拉起盐水从下面顶面,把它转换成蒸汽,留下盐。这些缺点之一,然而,是盐蒸发表面积聚,直到删除降解性能。
一个关键的目标是减少日常维护需要删除这个积累。
椴木自然包含micron-wide渠道携带营养物质和水树。研究人员钻一个额外的数组通过薄截面毫米宽的渠道。顶部表面是那么短暂暴露于高温碳化,艾滋病太阳能吸收。
设备吸收太阳能,盐水是通过木材的自然途径。盐是自发交换从这些微小通道通过自然开口沿着他们的双方更广泛的钻频道,然后轻松溶解回下面的水。
“在实验室里,我们已经成功地展示了良好的防污在范围广泛的盐浓度,与稳定的蒸汽发电效率75%左右,“旷Yudi说,访问学者UMD格式。
研究人员现在正在优化系统更高的效率、更低的资本成本,完成海水淡化用蒸汽冷凝器和集成周期。
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